KR100327716B1

KR100327716B1 - 진공처리시스템및진공처리시스템내에서의기판조작방법

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Publication number: KR100327716B1
Application number: KR1019950000435A
Authority: KR
Inventors: 마티스 게오르게; 존엘.휴지스; 에릭씨.로손; 게오르게엠.코드
Original assignee: 노만 에이취. 폰드; 인테벡, 인코포레이티드
Priority date: 1994-01-11
Filing date: 1995-01-10
Publication date: 2002-06-27
Also published as: DE69504716T2; KR950035536A; EP0665193A2; EP0665193B1; EP0665193A3; DE69504716D1

Abstract

편평한 패널형태의 디스플레이로 사용되는 장방형 유리패널을 조작 및 처리하기 위한 본 발명의 진공처리시스템은 일군의 집단형태의 구성을 갖는다. 진공처리시스템에는 중앙의 완충챔버와 함께, 이 완충챔버의 둘레로 각각 배열되어서 각각의 게이트밸브를 통하여 완충챔버와 연결되어 있는 다수의 처리챔버, 적재용 고정장치, 및 출하용 고정장치가 제공되어 있다. 완충챔버는 수직방향 축선을 중심으로 회전가능한 회전테이블을 포함한다. 또한, 진공처리시스템은 기판이 진공처리시스템을 통해서 이송될때 기판을 수직상태로 지지하는 다수의 기판지지부를 포함한다. 회전테이블에는, 소정의 처리챔버나 출하용 또는 적재용 고정장치와 정렬되도록 회전되는 2개의 기판지지부 위치가 제공되어 있다. 다수의 기판이 동시에 조작 및 처리되어서 고도의 생산성을 제공한다. 본 발명의 진공처리시스템은 유리기판상에 ITO 막 및 금속막를 스퍼터증착시키는데 특히 유용하다.

한편, 본 발명의 진공게이트밸브는 전체를 관통하는 개구부 및 이 개구부를 둘러싼 밸브시이트를 갖추고 있는 밸브몸체와, 그리고 개방위치와 폐쇄위치의 사이에서 피봇회전축을 중심으로 회전가능한 회전식 게이트조립체를 포함한다. 회전식 게이트조립체는 회전식 몸체와, 이 회전식 몸체에 장착되어 폐쇄위치에서 밸브시이트와 밀봉식으로 접촉하는 탄성의 밀봉가스켓과, 그리고 밸브시이트와 접촉하는 지역에서 탄성의 밀봉가스켓이 편평해지게 작용하는 스프레더를 포함하고 있다. 또한, 게이트밸브는 개방위치와 폐쇄위치의 사이에서 회전식 게이트조립체를 회전시키는 작동기를 더 포함하고 있다. 바람직한 일실시예에서, 밀봉가스켓은 탄성튜브로 구성되고, 이 탄성튜브내에 스프레더가 위치된다. 회전식 게이트조립체는 스프레더를 조절하여서 밀봉가스켓에 가해지는 인장력을 조절하는 기구를 포함할 수도 있다.

Description

진공처리시시템과 이에 사용되는 기판이송용 고정장치 및 진공게이트 밸브, 그리고 진공처리시스템에 사용되는 기판의 조작방법

본 발명은 편평한 패널형태의 디스플레이를 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이며, 보다 상세히 설명하면 높은 생산성과 최소의 오염도를 갖는 진공처리시스템 및 이에 사용되는 유리패널 형태의 기판을 조작하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 진공처리시스템에 사용되는 기판이송용 고정장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 구조가 간단하고 작은 작동력에 의해서도 고속으로 작동가능한 진공처리시스템용 진공게이트밸브에 관한 것이다.

편평한 패널형태의 디스플레이를 제조하는 과정중에는, 커다란 유리패널상에 인듐틴산화물(indium tin oxide; ITO) 및 금속을 포함한 여러가지 막을 증착시키는 단계가 포함되어 있다. 통상적으로, 장방형인 유리패널은 450mm × 550mm 이상의칫수를 갖는다. 증착될 재료를 타겟으로 부터 스퍼터링시킴으로써 ITO 및 금속이 유리패널상에 증착될 수가 있다. 어떤 경우에는, 스퍼터링 챔버내에서 ITO 와 같은 타겟재료가 산소등과 같은 가스와 반응한다. 통상적으로, 스퍼터링단계는 기판의 가열단계 및 가열된 기판상에 소정의 막을 증착시키는 단계를 포함한다. 스퍼터링단계 이전에 기판이 별도의 챔버내에서 예열될 수도 있다.

이와같이 스퍼터링에 의해서 유리패널상에 막을 증착시키는 시스템은 자동화된 기판의 조작장치를 구비해야만 함은 물론이고, 고도의 생산성과 최소의 입자오염도, 그리고 보다 작은 바닥공간 및 높은 신뢰성을 갖추어야만 한다.

편평한 패널형태의 디스플레이상에 스포터증착을 수행하는 기존의 진공처리시스템중에서 한가지 유형이 소위 "인라인(inline)" 시스템인데, 이와같은 인라인 시스템에서는 각각의 기판들이 선형 혹은 U자 형상의 경로를 따라서 여러 처리챔버를 통과한다. 이러한 인라인 시스템의 한가지 결점은, 제조단계에서 필요한 바닥공간이 상당히 넓다는 점이다. 또한, 인라인 시스템에서는 직렬의 과정만이 수행될 수 있고 병렬식의 처리과정이 수행될 수 없다는 제조과정의 한계가 있다.

편평한 패널형태의 디스플레이상에 스퍼터증착을 수행하는 기존의 진공처리시스템중에서 다른 한가지 유형으로서 소위 "집단기구(cluster tool)"가 있다. 이러한 "집단기구" 형태의 시스템에서는, 하나의 중앙챔버 둘레로 여러개의 챔버들이 위치되어 있다. 각각의 기판이 중앙챔버로 부터 소정의 처리챔버로 이송된다. 기존의 "집단기구" 시스템에 있어서는, 기판이 수평한 위치로 배향되어 있기 때문에 입자 오염이 크다. 또한, 기존의 "집단기구" 시스템은 제한된 생산성을 갖는다.

지금까지 공지된 모든 시스템들은 입자오염으로 인한 생산율의 감소, 낮은 생산성, 잦은 세척 및 타겟의 교체에 따른 비가동 시간의 증가, 커다란 패널의 조작불능, 처리모니터의 불량, 넓은 바닥공간의 필요, 및 넓은 세척공간을 포함하는 한가지 이상의 결점들을 가지고 있다.

본 발명의 목적은, 이와같은 결점들을 극복할 수 있도록 편평한 패널형태의 디스플레이로 사용되는 기판을 조작하고 처리하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시형태에 따르면, 진공처리시스템이 제공된다. 본 발명의 진공처리시스템은, 기판을 진공처리시스템 안으로 적재시키는 적재용 고정장치와, 기판을 처리하는 다수의 처리챔버와, 진공처리시스템 밖으로 기판을 출하시키는 출하용 고정장치와, 그리고 게이트밸브를 통해서 적재용 고정장치, 출하용 고정장치, 및 각각의 처리챔버와 연결되어 있는 중앙의 완충챔버를 포함하고 있다. 완충챔버는 수직방향 축선 둘레로 회전가능한 회전테이블을 갖추고 있다. 또한 본 발명이 진공처리시스템은, 수직방향 축선을 중심으로 회전테이블을 회전시키기 위한 회전수단과, 각각의 기판이 진공처리시스템을 통해서 이송되면서 처리되는 중에 이들 기판을 수직상태로 지지하기 위한 2개 이상의 기판지지부와, 그리고 적재용 고정장치와 회전테이블의 사이에서, 회전테이블과 각각의 처리챔버의 사이에서, 그리고 회전테이블과 출하용 고정장치의 사이에서 각각 기판지지부를 이송시키는 이송수단을 더 포함하고 있다. 또한 본 발명의 진공처리시스템은, 각각의 기판지지부가 진공처리시스템을 통하여 소정의 경로를 따라서 이송되도록 회전수단 및 이송수단을제어하는 제어수단을 더 포함하고 있다.

바람직하게, 회전테이블은 그 수직방향 축선으로 부터 일정한 거리(D)만큼 이격되어 있는 제 1 및 제 2 기판지지부의 위치를 포함한다. 이송수단은 회전테이블상의 제 1 및 제 2 기판지지부 위치와 적재용 고정장치 사이에서 기판지지부를 이동시키는 수단을 포함한다. 또한, 이송수단은 회전테이블상의 제 1 및 제 2 기판지지부 위치와 각각의 처리챔버 사이에서 기판지지부를 이동시키는 수단도 포함한다. 또한, 이송수단은 회전테이블상의 제 1 및 제 2 기판지지부 위치와 출하용 고정장치 사이로 기판지지부를 이동시키는 수단도 포함한다.

적재용 고정장치는 기판을 보유하는 보유수단을 갖춘 도어를 포함한다. 도어가 폐쇄되고 적재용 고정장치가 진공처리된 후에, 하나의 기판지지부가 적재용 고정장치 안으로 이송되고 보유수단으로 부터 기판지지부상으로 기판이 이송된다. 출하용 고정장치도 기판을 보유하는 보유수단을 갖춘 도어를 포함한다. 기판과 기판지지부가 회전테이블로 부터 출하용 고정장치 안으로 이송된 후에, 기판은 기판지지부로 부터 보유수단으로 이송되고, 기판지지부는 출하용 고정장치에 공기가 제공되기 전에 완충챔버로 복귀된다. 그 결과, 기판지지부는 전혀 대기압에 노출되지 않으며, 따라서 기판지지부상의 증착물로 부터의 오염이 최소화된다.

적재용 고정장치와 출하용 고정장치는 각각, 고정챔버를 형성되는 밀봉부와, 고정챔버와 중앙의 완충챔버 사이로 기판지지부를 이송시키는 기판지지부 이송조립체와, 도어, 기판의 지지아암, 및 기판지지부와 지지아암의 사이로 기판을 이송시키는 이송기구를 갖추고 있는 도어조립체와, 그리고 기판이 지지아암의 안팎으로이송되는 개방위치와 기판이 지지아암과 기판지지부와의 사이에서 이송되는 폐쇄위치의 사이에서 도어조립체를 선형으로 이동시키는 선형구동기구를 포함하고 있다.

통상적으로, 기판은 장방형 또는 정방형의 유리기판이다. 기판지지부는 기판이 진공처리시스템을 통하며 이송되면서 처리되는 중에 기판을 수직상태로 유지시키는데, 이때 기판의 가장자리는 수평면에 대해서 약 45°의 각도를 이룬다.

바람직한 일실시예에서, 6개의 처리챔버가 중앙의 완충챔버의 둘레로 위치되어 있고, 6개의 기판지지부가 사용되어서 진공처리시스템을 통해서 기판을 이송시킨다. 처리챔버는 3개의 스피터링챔버 및 3개의 예열챔버를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 진공처리시스템내에서 기판을 조작하는 방법이 제공된다. 진공처리시스템은 중앙의 완충챔버와, 적재용 고정장치와, 출하용 고정장치와, 완충챔버의 둘레로 배열되어서 완충챔버에 연결되어 있는 2개 이상의 처리챔버와, 그리고 진공처리시스템 안으로 기판을 이송시키는 2개 이상의 기판지지부를 포함한다. 본 발명의 방법은, 적재용 고정장치 안으로 기판을 적재시키고 적재용 고정장치를 진공화시키는 단계와, 하나의 기판지지부로 기판을 이송시키는 단계와, 기판 및 기판지지부를 적재용 고정장치로 부터 완충챔버내의 회전테이블상으로 이송시키는 단계와, 소정의 처리챔버와 일치되도록 회전테이블을 수직방향 회전축 둘레로 회전시키는 단계와, 기판 및 기판지지부를 회전테이블로 부터 소정의 처리챔버 안으로 이송시키는 단계와, 소정의 처리챔버 안에서 기판을 처리하는 단계와, 기판 및 기판지지부를 소정의 처리챔버로 부터 회전테이블 상으로 이송시키는 단계와, 출하용 고정장치와 일치되도록 회전테이블을 회전시키는 단계와, 기판및 기판지지부를 회전테이블로 부터 출하용 고정장치 안으로 이송시키는 단계와, 그리고 출하용 고정장치에 공기를 제공하고 출하용 고정장치에서 기판을 제거시키는 단계를 포함한다. 이와같은 단계들은 2개 이상의 기판에 대해서 "시간이 중복되는 방식으로(time-multiplexed manner)", 즉 2개 이상의 기판들이 하나의 진공처리시스템에 의해서 동시에 처리되는 방식으로 반복된다.

이와같은 진공처리시스템에서 하나의 중요한 구성요소는 바로 진공게이트밸브인데, 이러한 진공게이트밸브가 폐쇄된 경우에는 서로 다른 진공챔버들이 고립(분리)되고, 반면에 진공게이트밸브가 개방된 경우에는 이들챔버 사이에서 기판이 이송될 수가 있다. 또한, 진공게이트밸브는 폐쇄되었을때 밀봉을 제공함은 물론이고, 작동시간이 짧고 구조가 간단하며 제조비용이 저렴한 동시에 수명이 길어야만한다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면 이와같이 개선된 진공게이트밸브가 제공된다. 본 발명의 진공게이트밸브는, 전체를 관통하는 개구부 및 이 개구부를 둘러싸고 있는 밸브시이트를 갖추고 있는 밸브몸체와, 그리고 밸브몸체의 개구부가 개방되는 개방위치와 개구부가 밀봉되는 폐쇄위치의 사이에서 피봇회전축 둘레로 회전가능한 회전식 게이트조립체를 포함한다. 회전식 게이트조립체는 회전식 게이트 몸체 및 밀봉가스켓을 포함한다. 밀봉가스켓은 회전식 게이트 몸체에 장착되어 페쇄위치에서 밸브시이트와 밀봉식으로 결합되는 탄성시이트를 포함한다. 밀봉가스켓은 밸브몸체의 양측면상의 압력차에 의해 폐쇄위치에서 밸브시이트와 결합된다. 또한, 진공게이트 밸브는 개방위치와 폐쇄위치 사이에서 피봇회전축을 중심으로 회전식 게이트 조립체를 회전시키는 회전수단을 더 포함한다.

회전식 게이트 조립체는 바람직하게 밀봉가스켓에 인장력를 가하는 스프레더를 포함하고 있는데, 이 스프레더는 밸브시이트와 접촉하는 지역에서 편평해진다. 바람직한 일실시예에예서, 밀봉가스켓은 탄성튜브로 구성되며, 스프레더가 탄성튜브내에 설치된다. 스프레더는 바람직하게, 밸브시이트와 접촉하는 지역에서 탄성튜브에 인장력을 가하는 양측면을 갖추고 있는 채널을 포함한다. 바람직하게, 회전식 게이트밸브는 스프레더를 조절하여서 밀봉가스켓에 가해지는 인장력을 조절하는 수단을 더 포함한다.

바람직하게, 회전식 게이트 조립체는 양단부가 밸브몸체에 회전가능하게 연결되어 있다. 회전식 게이트조립체를 회전시키는 수단은 일단부가 회전식 게이트조립체와 연결되어 있는 회전작동기를 포함한다. 회전작동기는 진공덮개의 바깥쪽으로 위치되어 있고, 회전식 진공밀봉부를 통하여 회전식 게이트조립체에 연결되어 있다. 밀봉가스켓이 대기압에 의해서 밸브시이트와 접촉하도록 밀려지기 때문에, 게이트밸브는 비교적 작은 작동력으로 작동될 수 있으며, 동시에 충분한 밀봉력을 유지시킬 수가 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1도를 참조하면, 본 발명에 따른 진공처리시스템이 개략적으로 도시되어 있다. 제 2도에는 제 1도의 진공처리시스템이 평면도로 도시되어 있다. 제 1도 및 제 2도에서는, 설명의 편리성을 위하여 시스템의 일부를 구성하는 시스템 제어기,동력분배 및 제어장치, 및 진공펌프용 제어장치들이 생략된 상태로 도시되어 있다. 본 발명의 진공처리시스템은 장방형 또는 정방형 유리패널을 편평한 패널형태의 디스플레이로 처리 및 조작하도록 설계된 것이다. 특히, 본 발명의 진공처리시스템은 주로 그러한 유리패널상에 막을 스피터증착시키는데 사용되도록 설계된 것이다. 주로, 본 발명의 진공처리시스템은 인듐틴산화물(ITO)의 막 및 금속막을 증착시키도록 설계된 것이지만, 그러한 막의 증착에만 제한된 것은 아니다.

본 발명의 진공처리시스템은 집합적인 형상으로 이루어져 있는데, 즉 하나의 중앙 완충챔버 둘레로 여러개의 처리챔버들이 배열되어 있다. 제 1도 및 제 2도에 도시된 바와같이, 중앙의 완충챔버(24)의 둘레로 여러개의 처리챔버(10,12,14,16,18 및 20)가 배열되어 있다. 이들 처리챔버는 통상적으로 가열챔버 및 스퍼터증착챔버를 포함하고 있으며, 고주파 에칭이나 고주파 바이어스등과 같은 다른 기능을 수행할 수도 있다. 적재용 고정장치(26)를 통해서 진공처리시스템 안으로 기판들이 적재되며, 출하용 고정장치(28)를 통해서 진공처리시스템으로 부터 기판들이 제거된다. 이들 적재용 고정장치(26) 및 출하용 고정장치(28)는 모두가 완충챔버(24)와 연결되어 있다. 기판들이 로봇(30)에 의해서 적재카셋트(32)로 부터 적재용 고정장치(26) 안으로 적재된다. 또한, 기판들은 로봇(30)에 의해서 출하용 고정장치(28)로부터 출하카셋트(34)로 출하된다.

본 발명의 진공처리시스템 안에서의 조작 및 처리중에 기판들은 향상 수직 상태로 유지된다. 그 결과, 입자오염이 최소화된다. 기판들은 진공처리시스템에 의해서 시간중복 방식으로, 즉 다수의 기판이 동시에 처리될 수 있는 방식으로 조작되고 처리된다. 두께 2500Å의 ITO 막을 처리함에 있어서 시간당 100개 이상의 기판을 처리하는 생산성이 제공된다.

적재용 고정장치(26) 및 출하용 고정장치(28)는 각각의 게이트밸브(40 및 42)를 통하여 중앙의 완충챔버(24)와 소통한다. 마찬가지로, 처리챔버(10,12,14,16,18 및 20)는 각각 게이트밸브(50,52,54,56,58 및 60)를 통하여 중앙의 완충챔버(24)와 소통한다. 적재용 고정장치(26), 출하용 고정장치(28), 각각의 처리챔버(10 및 20), 및 중앙의 완충챔버(24)는 각각 별도의 진공펌프시스템에 의해서 진공화된다. 제 1도의 실시예에서, 적재용 고정장치(26) 및 출하용 고정장치(28)는 각각 통상의 펌프(43) 및 저온펌프(44 및 45)에 의해서 진공으로 펌핑된다. 처리챔버(10)는 저온펌프(46)에 의해서 진공화된다. 또한, 처리챔버(12,14,16,18 및 20)는 터어보펌프(47)와 포어라인(foreline) 펌프(48)에 의해서 진공화된다. 완충챔버(24)는 저온펌프(49)에 의해서 진공화된다. 본 발명의 범위내에서 여러가지 진공펌프들이 사용될 수 있음은 물론이다. 예를들면, 각각의 처리챔버를 진공으로 펌핑시키기 위해서 특정한 조건에 따라 터어보펌프 또는 저온펌프등이 사용될 수 있다. 작동중에 어느 시기에서도 단지 하나의 게이트 밸브만이 개방되며, 따라서 각각의 처리챔버와 적재용 및 출하용 고정장치들 사이의 고립(분리)이 제공된다.

기판들은 기판지지부(64) 상에서 진공처리시스템을 통하여 이송된다. 각각의 기판지지부(64)가 각각의 기판(66)을 수직상태로 지지한다. 이제, 이들 기판지지부(64)에 대해서 보다 상세히 설명한다. 기판(66)을 지지하는기판지지부(64)는, 수직 방향 축선(72)을 중심으로 회전하도록 완충챔버(24)내에 설치된 회전테이블(70)과 각각의 처리챔버들의 사이로 제공되어 있는 기판지지부 이송조립체에 의해서 진공처리시스템을 통하여 이송된다. 회전테이블(70)은 그 회전중에 기판지지부(64)를 고정되게 유지시키는 기판지지부의 위치(74 및 76)를 포함하고 있다. 제 2도를 참조하면, 기판지지부(64)가 위치(76)에 놓여져 있고 위치(74)는 비워져 있다. 회전테이블(70)상의 기판지지부의 위치(74 및 76)는 수직방향 축선(72)으로 부터 각각 동일한 거리(D)만큼 이격되어 있다. 이 거리(D)는, 기판지지부의 위치(74 및 76)를 각각의 처리챔버(10 내지 20)내에서의 기판처리위치들 및 적재용 고정장치(26)와 출하용 고정장치(28)내에서의 적재 및 출하위치들과 각각 정렬되도록 선택된 것이다. 이와같은 구성은, 기판지지부(64)가 기판지지부의 위치(76)와 적재용 고정장치(26) 사이의 직선 및 이 위치(76)와 처리챔버(14) 사이의 직선을 따라서 이송하게 한다. 마찬가지로, 기판지지부(64)는 회전테이블(70)상의 위치(74)와 출하용 고정장치(28) 사이의 직선 및 이 위치(74)와 처리챔버(16) 사이의 직선을 따라서 이송될 수가 있다. 회전테이블(70)이 180° 회전하면, 이들 위치(74 및 76)는 서로 바꿔진다. 회전테이블(70)이 제 2도에 도시된 상태에서 시계방향으로 90°만큼 회전하면, 기판지지부의 위치(76)는 처리챔버(12 및 18)와 정렬되며, 이에 따라서 위치(76)에 놓여진 기판지지부(64)가 이들 처리챔버중 어느 한쪽 처리챔버로 이송될 수 있다. 마찬가지로, 위치(74)는 처리챔버(10 및 20)와 정렬되어서 이들 처리챔버중 어느 한쪽 처리챔버로 이송될 수가 있다. 제 2도에 도시된 상태에서 회전테이블(70)이 반시계방향으로 90° 회전하면, 이들 위치(74 및 76)는 서로 교환된다.

제 2도에 도시된 바와같은 회전테이블(70)의 배열은 기판 및 기판지지부가 적재용 고정장치(26)로 부터 회전테이블(70)상의 기판지지부의 위치(74 및 76)중 어느 하나로 이송되었다가 다시 소정의 처리챔버 안으로 이송될 수 있게 한다. 소정의 처리챔버내에서의 처리가 수행된 후에는, 기판 및 기판지지부가 다음의 처리챔버나 또는 출하용 고정장치(28)로 이송될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진공처리시스템은 완벽한 유연성을 갖추고 있으며, 다음에 설명되는 바와같이 고도의 생산성을 제공하도록 동시에 작동하는 다수의 챔버들에 의한 처리작업이 수행된다.

본 발명의 진공처리시스템에서, 적재용 고정장치(26)는 기판(66)용 홀더(82)를 갖추고 있는 도어(80)를 포함하고 있다. 출하용 고정장치(28)도 기판용 홀더(88)를 갖추고 있는 도어(86)를 포함하고 있다. 제 2도에서, 적재용 고정장치(26)의 도어(80)는 개방위치로 도시되어 있고, 출하용 고정장치(28)의 도어(86)는 폐쇄위치로 도시되어 있다. 다음에 설명되는 바와같이, 적재용 고정장치(26) 및 출하용 고정장치(28)는 기판(66)이 세척공간의 벽(90)을 통해서 소통되는 개방위치와 이러한 기판(66)이 각각의 고정장치내에 밀봉되어 있는 폐쇄위치의 사이에서 각각의 도어(80 및 86)를 작동시키기 위한 2중 피봇회전기구를 각각 포함하고 있다. 물론, 이와는 다른 배열의 도어를 사용할 수도 있다.

다음에 설명되는 작동에 따라서, 제어기(92)가 게이트밸브, 기판지지부 이송조립체, 적재용 및 출하용 고정장치, 다수의 처리챔버, 회전테이블, 및 진공처리시스템의 모든 다른 구성부품들을 제어한다. 바람직하게, 제어기(92)는 이들 모든 구성부품들을 제어하기 위해서 작동의 연속성(시퀴언스) 및 처리정보등을 저장하고 있는 컴퓨터로 구성된다.

게이트밸브(40,42,50,52,54,56,58,60)에는 기판(66) 및 기판지지부(6)가 통과할 수 있는 기다란 슬릿이 형성되어 있다. 이들 게이트밸브는 고도의 생산성을 제공하도록 약 0.5 내지 0.7초 사이에 작동해야만 한다.

이제, 기판을 조작 및 처리하는 통상의 작동시퀴언스에 대해서 설명한다. 기판(6)이 로봇(30)에 의해서 적제카셋트(32)로 부터 적재용 고정장치(26)의 도어(80)상에 제공되어 있는 홀더(82)로 이송된다. 그리고나서, 도어(80)가 밀봉위치로 피봇회전되면, 적재용 고정장치(26)가 소정의 압력으로 진공처리된다. 고정장치(26)의 내부가 소정의 압력에 도달되면, 게이트밸브(40)가 개방되고 기판지지부(64)가 회전테이블(70)상의 위치(76)로 부터 적재용 고정장치(26)안으로 이송된다. 기판(66)이 홀더(82)로 부터 기판지지부(64)상으로 이송되면, 기판지지부(64)가 게이트밸브(40)를 통하여 회전테이블(70)로 이송된다. 그리고나서, 게이트밸브(40)는 폐쇄되며, 회전테이블(70)이 회전되어서 기판(66) 및 기판지지부(64)가 위치(76)에서 소정의 처리챔버, 예를들면 처리챔버(12)와 정렬된다. 그리고나서, 게이트밸브(52)가 개방되고 기판(66) 및 기판지지부(64)가 회전테이블(70)로 부터 처리챔버(12) 안으로 이송된다. 게이트밸브(52)가 폐쇄된 후에 기판(66)이 처리챔버(12)내에서 처리된다. 처리챔버(12)내의 처리과정은 기판(66)의 가열단계로 구성될 수 있다. 게이트밸브(52)가 폐쇄되어 있기 때문에, 처리챔버(12)내에서 기판(66)이 처리되는 동안에 다른 기판이나 기판지지부가 출입할 수 없다.처리챔버(12)내에서의 과정이 완료되면, 게이트밸브(52)가 개방되고 기판(66) 및 기판지지부(64)가 회전테이블(70) 상으로 이송된다. 통상적으로, 회전테이블(70)은 다음의 처리과정을 위해서 제 2의 처리챔버, 예를들면 처리챔버(14)와 정렬되도록 회전된다. 게이트밸부(54)가 개방되고, 기판(66) 및 기판지지부(64)가 회전테이블(70)로 부터 처리챔버(14) 안으로 이송된다. 게이트밸브(54)가 폐쇄된 후에, 기판(66)은 처리챔버(14)내에서 처리된다. 처리챔버(14)내의 처리과정은 ITO 나 금속막의 스퍼터증착으로 구성될 수 있다. 처리챔버(14)내에서의 처리과정이 완료되면, 게이트밸브(54)가 개방되고 기판(66) 및 기판지지부(64)가 회전테이블(70) 상으로 이송된다. 그리고 나서, 게이트밸브(54)는 폐쇄되고 회전테이블(70)은 출하용 고정장치(28)와 정렬되도록 회전된다. 기판지지부(64)로 부터 홀더(88)로 기판(66)이 이송되고, 기판지지부(64)는 다시 회전테이블(70)로 이송된다. 그리고나서, 게이트밸브(42)가 폐쇄되면 출하용 고정장치(28)가 대기와 소통된다. 마지막으로, 도어(86)가 도어(80)에 대해서 도시된 상응하는 위치까지 개방되고, 기판(66)은 로봇(30)에 의해서 홀더(88)로 부터 출하카셋트(34)까지 이송된다.

이제, 하나의 기판의 조작 및 처리에 대해서 설명하기로 한다. 제 1도 및 제 2도에 도시된 실시예에서, 본 발명의 진공처리시스템은 6개의 처리챔버와 6개의 기판지지부를 포함하고 있다. 회전테이블(60)은 2개의 기판지지부의 위치(74 및 76)를 갖추고 있다. 바람직한 일실시예에서, 처리챔버(109 및 12)는 기판을 예열시키는데 사용되고, 처리챔버(14,16,18,20)는 기판을 스퍼터증착시키는데 사용된다. 또한, 이들 처리챔버(10,12,14,16,18,20)와 적재용 고정장치(26) 그리고 출하용고정장치(28)는 서로에 대해서 고립된 상태로 유지되어 있다. 이와같은 배열은, 다수의 기판을 시간이 중복되는 방식으로 동시에 조작 및 처리할 수 있으며, 고도의 생산성을 제공한다. 예를들면, 게이트밸브(54)는 처리챔버(14)내에서 기판이 처리되는 시간중에 계속 폐쇄된다. 이 기간중에는, 적재용 고정장치로 부터 다른 기판이 다른 처리챔버로 이송될 수 있으며, 이들 기판은 하나의 처리챔버에서 다른 처리챔버로 이송될 수도 있고, 또는 처리챔버에서 출하용 고정장치로 이송될 수도 있다. 본 발명의 진공처리시스템의 완전 싸이클의 일실시예가 표 Ⅰ에 나타나 있다. 이 실시예에서는, 4개의 기판이 하나의 완전 싸이클내에서 처리된다. 표 Ⅰ에서, 각각의 단계는 특정 처리챔버나 적재용 고정장치로 부터 또는 출하용 고정장치로 기판이 이송되는 것을 나타내고 있다.

표 Ⅰ

제 3도에는, 기판지지부(64) 및 이 기판(66)을 이송하기 위한 이송조립체가 개략적으로 도시되어 있다. 제 4도에는, 기판지지부 이송조립체가 도시되어 있다. 바람직하게, 기판지지부(64)는 스테인리스강과 같은 금속판으로 이루어져 있는데, 각각의 기판지지부 이송조립체내에 제공되어 있는 롤러산에서 지지되는 하연부(100), 및 기판(66)을 지지하는 상연부(102 및 104)를 갖추고 있다. 사용시,기판지지부(64)의 금속판과 기판(66)은 수직상태로 배향된다. 기판지지부(64)의 각각의 상연부(102 및 104)가 직각을 이루면서 기판(66)의 가장자리들을 수용하는 V자형 그루우브를 형성한다. 바람직한 일실시예에서, 기판지지부(64)의 그루우브 형상의 상연부(102 및 104)는 수평선에 대해서 약 45°의 각도를 이룬다. 기판(66)은 기판지지부(64)에 의해서 그 양쪽 상연부(102 및 104)를 따라 지지된다. 또한, 기판지지부(64)는 상연부(102 및 104)로 부터 하향 연장한 U자 형상의 놋치(106)를 더 포함하고 있다. 이들 놋치(106)는, 적재용 고정장치(80)의 홀더(82) 및 출하용 고정장치(86)의 홀더(88)를 수용할 수 있는 칫수를 갖추고 있다. 기판(66)이 진공처리시스템 안으로 이송되면, 홀더(82)에 의해서 기판(66)은 기판지지부(64) 상으로 하강된다. 또한, 진공처리시스템에서의 처리단계가 완료된 후에는, 홀더(88)에 의해서 기판(66)이 기판지지부(64)로 부터 들어올려진다. 바람직한 일실시예에서, 기판지지부(64)는 두께 1.1mm 의 450mm × 550mm 인 장방형의 유리기판을 수용할 수 있는 칫수를 갖추고 있다. 그러나, 이와는 다른 칫수 및 두께를 가지는 기판을 수용할 수 있도록 기판지지부(64)가 설계될 수도 있음은 물론이다.

기판(66)을 수용하고 있거나 수용하고 있지 않거나 간에, 기판지지부(64)는 이송조립체에 의해서 제 1도 및 제 2도에 도시된 진공처리시스템내에서 이송된다. 각각의 처리챔버(10,12,14,16,18,20)와 적재용 고정장치(26) 그리고 출하용 고정장치(28)는 각각 이러한 기판지지부 이송조립체를 포함하고 있다. 또한, 각각의 기판지지부(64)를 위치(74 및 76)로 부터 그리고 그러한 위치(74 및 76)로 이송시키는 회전테이블(70) 상에도 각각 기판지지부 이송조립체가 장착되어 있다.회전테이블(70)상에 설치된 각각의 기판지지부 이송조립체가 이 회전테이블(70)과 함께 회전됨으로써, 이들 이송조립체는 소정의 처리챔버, 적재용 고정장치, 및 출하용 고정장치내에 각각 제공되어 있는 이송조립체와 정렬될 수가 있다.

제 3도를 참조하면, 기판지지부 이송조립체(110)는 완충챔버(24)내에 설치될 수 있고, 기판지지부 이송조립체(112)는 적재용 고정장치(26), 출하용 고정장치(28), 또는 어느 하나의 처리챔버(10,12,14,16,18,20)내에 설치될 수가 있다. 완충챔버(24)내의 기판지지부 이송조립체(100)는 처리챔버, 적재용 고정장치, 및 출하용 고정장치내에 설치된 기판지지부 이송조립체(112)와 물리적으로 분리되어 있는데, 이는 기판(64)이 이들 처리챔버와 완충챔버(24)의 사이에서 이송되는 때를 제외하고는 이들 처리챔버가 각각의 게이트밸브에 의해서 완충챔버에 대해 고립되어 있기 때문이다. 더욱이, 완충챔버(24)내의 이송조립체의 적어도 일부가 제 4도에 도시된 바와같이 회전테이블(70)상에 설치되어서 이 회전테이블과 함께 회전하기 때문에, 기판지지부(64)는 소정의 처리챔버, 적재용 고정장치(26), 또는 출하용 고정장치(28)와 정렬될 수가 있다.

이들 기판지지부 이송조립체(110 및 112)는 각각 다수의 롤러(116)를 포함한다. 기판지지부(64)의 하연부(100)는 이들 롤러(116)상에서 지지된다. 기판지지부 이송조립체(112)의 롤러(116)는 모터(120)에 의해서 구동되는 반면에, 기판지지부 이송조립체(110)의 롤러(116)는 모터(122)로 구동된다. 기판지지부(64)는 이들 모터(120 및 122)에 의해서 양방향으로 이송될 수가 있다. 이들 이송조립체(110 과 112)사이의 간격은, 기판지지부(64)가 하나의 이송조립체로 부터 다른 하나의 이송조립체까지 어떠한 방해도 받지 않고서 매끄럽게 이송될 수 있도록, 충분히 작다. 기판지지부 이송조립체(110)는 기판지지부(64)의 전후방 측면에 대해서 각각 평행하게 연장한 직선형 측벽(124)을 더 포함하고 있다(제 3도에는 하나의 측벽만이 도시됨). 이들 측벽(124)상에 설치되어 있는 안내휘일(128)이 기판지지부(64)의 전후방 측면과 접촉한다. 안내휘일(128)은 모터(122)로 구동된다. 따라서, 안내휘일(128)은 기판지지부(64)를 수직상태로 유지시키는 동시에 기판지지부(64)가 진공처리시스템을 통해서 이송되는 것을 보조한다. 마찬가지로, 기판지지부 이송조립체(112)는 종동 안내휘일(128)을 각각 갖추고 있는 직선형 측벽(126)을 포함하고 있다.

기판(66)이 진공처리시스템내에서 조작 및 처리되는 동안에, 기판지지부(64) 및 이송조립체(110 및 112)가 기판(66)을 수직상태로 유지시킨다. 따라서, 기판이 조작 및 처리되는 동안에 수평상태로 유지되는 기존의 진공처리시스템과 비교할때, 본 발명의 진공처리시스템에서는 입자오염의 가능성이 상당히 감소된다. 기판이 수평상태로 조작 및 처리되는 기존의 시스템에서는, 오염입자들이 기판의 상부면상에 모여져서 기판을 요염시킬 수가 있었다. 더욱이, 본 발명의 진공처리시스템에서는 기판(66)의 가장자리들이 고정되어 있으므로, 기판의 조작중에 기판의 표면이 손상될 가능성도 최소화된다. 마지막으로, 본 발명의 진공처리시스템에서는 기판(66)이 기판지지부 이송조립체(110 및 112)의 윗쪽으로 유지되기 때문에, 기판지지부 이송조립체의 가동부분으로 부터 유입되는 입자에 의해서 기판이 오염되는 가능성도 최소화된다.

처리중에, 기판(66)은 기판지지부(64)에 의해서 어느 하나의 처리챔버내에 고정된 상태로 유지된다. 스퍼터링챔버내에서는, 기판(66)상에 증착되는 코우팅재료가 기판지지부(64)의 상연부(102 및 104) 근처의 적어도 일부에도 증착된다. 기판지지부(64)가 다수의 기판을 지지하는 경우에는, 코우팅 재료가 과도하게 증착될 수가 있다. 새로운 기판이 진공처리시스템 안으로 적재될때 마다 기판지지부(64)가 대기에 노출된다면, 코우팅 재료가 질소, 산소, 수증기 및 다른 가스들을 흡수할 수가 있다. 새로이 적재된 기판과 함께 기판지지부(64)가 처리챔버 안으로 복귀되었을때, 코우팅 재료로 부터 외부의 가스가 떠렁져 나와서 처리챔버를 오염시킬 수 있다. 이와같은 문제를 피하기 위해서, 본 발명의 진공처리시스템에서는 기판지지부(64)가 대기로 노출되는 일이 전혀 없다. 특히, 새로운 기판이 적재용고정장치(26) 안으로 적재될때, 폐쇄된 게이트 밸브(40)에 의해서 기판지지부(64)는 완충챔버(24)내에서만 위치하게 된다. 적재용 고정장치(26)가 펌프에 의해서 진공으로 처리된 후에, 게이트밸브(40)가 개방되고 기판지지부(64)가 적재용 고정장치(26)안으로 이송되어서 기판(66)을 수용한다. 마찬가지로, 기판지지부(64)가 기판(66)을 홀더(88)로 이송시킬때에는 출하용 고정장치(28)가 고도의 진공으로 유지된다. 기판지지부(64)가 출하용 고정장치(28)로 부터 회전테이블(70)로 이송되고 게이트밸브(42)가 폐쇠된 후에야, 출하용 고정장치(28)에 통풍이 제공되고 기판(66)이 외부로 제거된다. 따라서, 본 발명의 진공처리시스템에서는 기판지지부(64)가 처리챔버를 오염시킬 수 있는 대기중의 가스를 흡수할 수 있는 기회가 전혀 없다.

이제 제 4도를 참조하면, 완충챔버(24) 및 회전테이블(70)이 부분단면으로 개략적으로 도시되어 있다. 회전테이블(70)은 수직방향축선(72)을 중심으로 회전하도록 완충챔버(24)안에 설치되어 있다. 회전테이블(70)은 완충챔버(24)의 진공덮개의 바깥쪽에 설치된 회전테이블용 모터(142)에 의해서 회전되는데, 이 모터(142)는 회전식 진공공급로(144)를 통해서 회전테이블(70)과 연결되어 있다. 회전테이블(70)상의 기판지지부 위치(74)에는 기판지지부 이송조립체(150)가 놓여져 있고 회전테이블(70)상의 기판지지부 위치(76)에는 기판지지부 이송조립체(152)가 놓여져 있다. 각각의 이송조립체(150,152)는 제 3도와 관련하여 앞에서 설명한 바와같이, 기판지지부(64)를 수직상태로 지지하여 소정의 방향으로 이송시키는 안내휘일(156) 및 롤러(154)를 포함하고 있다. 완충챔버(24)의 진공덮개의 외부에 설치되어 있는 모터(160)가 회전식 진공공급로 및 직각의 구동조립체(162)를 통하여 기판지지부 이송조립체(152)에 연결되어 있다. 또한, 완충챔버(24)의 진공덮개의 외부에 설치되어 있는 모터(162)는 진공공급로 및 직각의 구동조립체(166)를 통하여 기판지지부이송조립체(150)에 연결되어 있다. 이들 이송조립체(150 및 152)는 회전테이블(70)과 함께 회전하여서, 앞에서 설명한 바와같이 소정의 처리챔버들과 그리고 고정용 및 출하용 고정장치와 정렬된다.

제 2도에 도시된 바와같이, 처리챔버(14,16,18,20)는 각각 스퍼터 공급원(14A,16A,18A,20A)을 포함하고 있다. 각각의 처리챔버내에서, 기판지지부 및 기판은 각각의 스퍼터 공급원에 대하여 고정된 상태로 유지되며, 기판상에 소정의 조성 및 두께를 갖는 막이 증착된다.

제 5A도에는, 이들 스퍼터 공급원(14A,16A,18A,20A)중 대표적인 스퍼터 공급원이 단면도로 도시되어 있다. 이 스퍼터 공급원은, 450mm × 550mm 의 장방형 유리패널상에 ±3% 의 두께 균일성을 갖는 막을 증착시키도록 설계된 것이다. 또한, 이 스퍼터 공급원은 약 29% 의 고도의 집적효율(collection efficiency)을 제공하도록 설계된 것이며, 이는 고도의 증착속도를 얻기 위한 것이다. 이러한 스터퍼 공급원은 ITO 막 및 급속막을 증착시키기 위한 것이지만, 이러한 막의 증착에만 제한된 것은 아니다.

제 5A도에 도시된 바와같이, 스퍼터 공급원은 동심을 이룬 3개의 타겟링을 포함하고 있는데, 즉 내부 타겟링(200)과, 중간 타겟링(202)과, 그리고 외부 타겟링(204)으로 이루어져 있다. 이들 타겟링(200,202,204)은 하나의 축선(206)을 중심으로 배열되어 있다. 이들 타겟링은, 기판(210)상에 증착되는 재료로 제조되거나, 또는 기판상에 증착되는 재료를 형성하도록 스퍼터링챔버내의 가스와 반응하는 재료로 제조된 것이다. 따라서, 예를들면 기판상에 ITO 가 증착되는 경우에는 이들 타겟링(200,202,204)이 인듐틴금속이나 인듐틴산화물로 구성되는데, 통상적으로 90% 의 인듐 대 10% 의 틴의 비율을 갖는다. 예를들어, 450mm × 550mm 의 장방형유리패널의 스퍼터증착의 경우에, 내부 타겟링(300)은 직경 195mm 이고 폭이 50mm이며, 중간 타겟링(202)은 직경 431mm 이고 쪽이 50mm 이며, 그리고 외부 타겟링(204)은 직경 692mm 이고 폭이 50mm 이다.

전자석 조립체(220)가 내부타겟링(200)에 인접한 자기장을 발생시킨다. 제 5B도에는, 내부 타겟링(200)과 전자석 조립체(220)의 확대단면도가 도시되어 있다.전자석 조립체(220)는 환형의 권선을 갖춘 전자기코일(222)과, 그리고 내부 타겟링(200)의 지역에서 전자기코일(222)에 의하여 발생되는 자기장을 집중시키는 자극조립체를 포함하고 있다. 자극조립체는, 환형의 후방극편(224)과, 대략 원통형의 극편(226 및 228)과, 그리고 타겟링의 부근에 자기장의 형상을 형성시키도록 타겟링(200)의 바로 윗쪽으로 배열된 환형의 극편(230 및 232)을 포함하고 있다. 전자기코일(222)은 리이드(234)에 의해서 전원(도시안됨)과 연결되어 있다.

각각의 전자석 조립체(2367 및 238)가 중간 타겟팅(202)과 외부타겟링(204)에 인접한 자기장을 각각 발생시킨다. 이들 전자석 조립체(236 및 238)는 전자석 조립체(220)와 유사하지만, 각각의 타겟링의 직경에 상응하게 연속적으로 큰 직경을 갖는다. 각각의 전자석 조립체는 각각의 타겟링 부근에 약 300 가우스의 자기장을 발생시킨다.

또한 스퍼터공급원은, 각각의 타겟링(200,202,204)과 일정한 간격을 두고 있는 원형의 애노우드(240,242,244)를 더 포함하고 있다. 각각의 타겟링화 이들 애노우드 사이로 플라즈마 전원(도시안됨)이 연결되어 있다. 통상적으로, 애노우드는 접지되어 있으며, 타겟링은 약 500V 에서 작동한다.

각각의 타겟링(200,202,204)은 수냉식으로 냉각된다. 제 5B도를 참조하면, 극편(226 및 228)이 전자기코일(222)과 타겟링(200)의 사이로 밀폐된 통로(250 및 251)를 형성한다. 이들 통로(250 및 251)는 환형의 냉각수 공급용 채널형(252)에 의해서 서로 분리되어 있다. 유입구(254)를 통해서 통로(250) 안으로 냉각수가 유입된다. 채널링(252)과 타겟링(200) 사이로 작은 틈새가 존재한다. 냉각수는통로(250)로 부터 반경방향으로 이러한 틈새를 통해서 통로(251)안으로 유입되어서, 타겟링(200)으로 부터 열을 제거시킨다. 냉각수가 유출구(256)를 통해서 통로(251)로부터 유출된다.

또한, 스퍼터공급원은 각각의 타겟링과 기판(210) 사이로 반응가스를 유입시키기 위한 반응가스공급용 디퓨우져를 포함하고 있다. 반응가스공급용 디퓨우져(260)가 스퍼터공급원의 중심에 설치되어 있으며, 환형의 반응가스공급용 디퓨우저(262)는 중간 타겟링(202)과 외부 타겟링(204)의 사이로 설치되어 있다. 디퓨우져(260)는 반응가스를 유입시키기 위한 공동부(263)를 포함하고 있다. 이 공동부(263)는, 반응가스를 공동부(263)로 부터 스퍼터공급원과 기판 사이의 지역내로 확산시키기 위한 다수의 구멍(264)을 갖춘 판에 의해서 덮여져 잇다. 환형의 디퓨우져(262)도 유사한 구조로 이루어져 있다. 예를들어서, ITO 의 증착중에 반응가스로서 산소가 기판의 지역내로 유입된다.

제 5A도에 도시된 바와같이, 타겟링(200,202,204)과 기판(210)의 사이에 위치된 차폐판(266)이 기판지지부상에 재료가 증착되는 것을 방지한다. 장방형 기판의 경우에, 차폐판(266)은 기판의 크기에 상응하는 장방형 개구부를 갖추고 있다.

스퍼터 증착챔버가 약 1mTorr 내지 20mTorr 의 압력하에 아르곤에 의해서 작동된다. 각각의 타겟링(200,202,204)의 표면상에 서로 교차하는 전기장 및 자기장이 형성됨으로써 아르곤 원자가 이온화된다. 아르곤 원자가 타겟링과 충돌하여서, 각각의 타겟링으로 부터 타겟재료의 원자들을 부식시킨다. 스퍼터링된 타겟재료가 기판의 표면상에 막형태로 증착된다. 반응스퍼터링의 경우에는, 스피터링된 타겟재료의 원자가 타겟표면에서 혹은 기판상에서 가스와 반응하여서, 소정의 분자형태를 형성한다. 제 5A도 및 제 5B도에 도시되어 있는 스퍼터공급원에서, 각각의 타겟링(200,202,204)에 형성되는 전기장과 자기장은 각각 독립적으로 제어된다. 각각의 타겟링으로 부터의 스퍼터링 속도는 특정의 타겟링에 대한 스퍼터 전원을 조절함으로써 제어되며, 이에따라서 기판의 전체 면적에 대해서 균일한 막 두께를 제공할 수가 있다.

제 5A도 및 제 5B도와 관련하여 지금까지 설명된 스퍼터공급원의 구성에 의해서, 450mm × 550mm 의 장방형 기판의 표면상에 약 ±3% 의 균일성을 갖는 막을 증착시킬 수가 있다. 약 29% 의 집적효율을 얻기 위해서, 기판(210)이 타겟링으로부터 약 100mm 정도 이격된다. 이와같은 두께의 균일성 및 집적효율을 제공하기 위하여, 외부 타겟링(204)의 외경이 바람직하게 장방형 기판의 대각선의 크기와 거의 동일하게 정해진다. 이와같은 형상에 의햇, 12KW 의 전력으로 인듐틴산화물의 타겟을 사용하여 약 46초 동안에 두께 2500Å의 ITO 막이 증착되었다.

스퍼터공급원의 제 2 실시예(도시안됨)에서, 스퍼터링 타겟의 뒷쪽으로 회전식 자전관 영역을 이용하였다. 자전관 영역은 심장모양으로 형성된 것으로서, 그 기하학적 형상 및 자기장은 스퍼터링 타겟의 균일한 부식을 제공하기 위해서 선택되었다. 바람직하게, 타겟은 0.25인치(0.635cm)의 두께 및 32.50인치(82.55cm)의 직경을 갖는다. 이와같은 유형의 스퍼터 공급원은, 출원인 엔더슨 등(Anderson el al)의 1991년 2월 26일자 공고된 미합중국 특허 제,4,995,958호 및 출원인 데마레이등(Demaray et al)의 1993년 10월 12일자 공고된 미합중국 특허 제 5,252,194호에 개시되어 있다.

제 6도에는, 제 2도에 도시된 처리챔버(10 및 12)에 상응하는 가열을 처리챔버의 횡단면도가 개략적으로 도시되어 있다. 기판(66)을 지지하는 기판지지부(65)가 처리챔버(10)내에 위치되어 있다. 가열기는 수정램프와 같은 일련의 관형램프(300)로 구성되어 있다. 이들 램프(300)는 서로 평행하게 일렬로 배열되어 있다. 램프(300)는 기판(66)을 균일하게 가열시키도록 충분히 크다. 가열용 처리챔버(10 및 12)내에서, 램프(300)가 기판(6)에 직접적으로 열을 조사시킨다. 통상적으로, 이와같은 가열기는 스퍼터증착중에 각각의 스퍼터증착챔버내에서 기판의 온도를 일정하게 유지시키도록 사용되기도 한다. 증착용 처리챔버내에서는, 가열기가 스퍼터공급원으로 부터 기판의 양측면상에 설치되어서, 기판의 뒷면을 가열시킨다. 스퍼터증착챔버내에는, 램프(300)와 기판사이에 몰리브덴으로 제조된 차폐판이 설치되어서, 스퍼터 증착으로 부터 램프를 보호한다. 몰리브덴 차폐판은 램프에 의해서 가열되며, 가열된 차폐판이 기판(66)의 뒷면을 가열시킨다. 또한, 차폐판을 구리나 그래파이트로 제조함으로써 온도의 균일성을 개선시킬 수도 있다. 통상적으로, 유리기판은 250℃내지 450℃ 로 가열되는데, 이는 온도감지재료의 증착에 따라서 결정된다.

또 다른 형태는, 소위 고주파 에칭 또는 고주파 바이어스라 불리우는 시스템이 사용되는 것이다. 고주파 에칭은, 각각의 고주파 에칭챔버내에서 기판에 고주파장을 인가하는 단계를 포함한다. 기판과 밀접한 간격을 유지하면서 기판과 거의 동일한 크기를 같는 도전판으로 고주파 전압이 인가된다. 고주파장은 처리챔버내의아르곤원자를 이온화시켜서, 이를 기판의 표면으로 충돌시킨다. 고주파 바이어스의 경우에는, 도전판이 스퍼터 증착챔버내에서 기판의 뒷면과 밀접한 간격으로 배열된다. 도전판에 인가되는 고주파 전압이 기판상에 직류바이어스를 유발시킨다. 직류바이어스는 기판상에 증착될 이온을 가속화시킨다.

이제 제 7도 내지 제 9도를 참조하여, 적재용 고정장치(26) 및 출하용 고정장치(28)의 작동에 대해서 설명한다. 먼저, 제 9도에 도시된 바와같이 기판(66)이 적재용 고정장치(26)의 도어(80)상에 놓여져서 홀더(28)에 의하여 지지된다. 바람직한 일실시에에서, 홀더(82)는 각각의 기판(66)을 수용하도록 V자 형상의 그루우브를 갖춘 휘일을 포함하고 있다. 이제 제 7도를 참조하면, 기판(66)이 기판지지부(64)로 이송되는 단계가 개략적으로 도시되어 있다. 기판(66)이 기판지지부(64)의 바로 윗쪽으로 놓여질때 까지, 홀더(82)가 도어(80)로 부터(제 7도의 평면에 대해서 수직한 방향으로) 떨어져 나와서 바깥쪽으로 연장된다. 다음으로, 기판지지부(64)가 상승하여서 홀더(82)로 부터 기판(66)을 들어올인다. 그리고나서, 홀더(82)는 도어(80)로 후퇴되고, 기판지지부(64)는 그 상연부(162 및 104)에 의해서 기판(66)이 지지된 상태로 롤러(116)상의 원래의 위치로 하강한다. 즉, 기판(66) 및 기판지지부(66)가 앞에서 설명한 바와같이 진공처리시스템 안으로 이송될 준비상태가 된다. 기판지지부(64)로 부터 도어(86)상의 홀더(88)로 기판(66)을 이송시키는 출하용 고정장치(28)도 이와 유사한 방식으로 작동한다.

이제 제 8도 및 제 9도를 참조하여, 적재용 고정장치(26) 및 출하용 고정장치(28)의 각각의 도어를 개방시키는 도어개방기구의 일실시예를 설명한다. 이러한도어개방기구는, 기판이 하나의 고정장치내에서 밀봉된 상태로 존재하는 폐쇄위치로부터 기판이 노출되어 있는 개방위치 까지, 예를들어서 진공처리시스템의 안팎으로 세척공간의 벽을 통하여 기판을 이송시키기 위한 것이다. 제 8도에서, 출하용 고정장치(28)는 폐쇄위치와 개방위치의 중간위치로 도시되어 있다. 도어(86)는, 도어(86)의 상부중심 및 하부중심과 연결되는 아암(370 및 372)에 의하여 지지되어 있다. 이들 아암(370 및 372)이 축선(374)을 중심으로 피봇식으로 회전한다. 이들 아암(370 및 372)이 축선(374)을 중심으로 피봇식으로 회전함에 따라서, 도어(86)가 축선(378)을 중심으로 90°만큼 회전되어서 소정의 이동이 이루어진다. 본 발명의 범위내에서 다른 형태의 도어개방기구가 얼마든지 사용될 수도 있음을 물론이다.

이제 제 10도 내지 제 13도를 참조하여, 본 발명의 진공처리시스템에 사용되는 적재용 고정장치 및 출하용 고정장치의 바람직한 일실시예를 설명한다. 적재용고정장치(400)가 제 1도 및 제 2도에서 설명한 바와같이, 게이트밸브(40)를 통해서 완충챔버(24)에 연결되어 있다. 출하용 고정장치(402)도 게이트밸브(42)를 통해서 완충챔버(24)에 연결되어 있다. 제 10도 내지 제 13도에 도시된 진공처리시스템에서, 앞서 설명한 적재용 고정장치(26)는 적재용 고정장치(400)로, 그리고 출하용 고정장치(28)는 출하용 고정장치(402)로 각각 대체되었다.

적재용 고정장치(400)는 진공밀봉용 덮개(404), 도어조립체(406), 및 선형구동기구(407)를 포함하고 있다. 출하용 고정장치(402)는 진공밀봉용 덮개(408), 도어조립체(410), 및 선형구동기구(411)를 포함하고 있다. 일반적으로, 출하용 고정장치(402)는 적재용 고정장치(400)의 거울상으로 구성된다. 따라서, 출하용 고정장치(402) 만을 상세히 설명하기로 한다.

출하용 고정장치(402)의 도어조립체(410)는 덮개(408)에 형성되어 있는 구멍(418)을 밀봉시키기 위한 도어(416)를 포함하고 있다. 또한, 도어조립체(410)는 기판지지아암(420), 및 이 기판지지아암(420)을 제어하는 이송기구(422)를 더 포함하고 있다. 도어조립체(410)가 제 11도에 실선으로 도시된 폐쇄위치로 부터 제 11도에 점선으로 도시된 개방위치 까지의 사이에서 이동할 수 있다. 제 10도를 참조하면, 도어조립체(406)는 폐쇄위치로 도시되어 있고, 반면에 도어조립체(410)는 개방위치로 도시되어 있다. 도어조립체(410)는 선형구동기구(411)에 의해서 개방위치와 폐쇄위치의 사이에서 이동된다. 도어조립체(410) 및 선형구동기구(411)는 덮개(408)에 부착된 구조부재(430)에 의해서 지지되어 있다. 선형구동기구(411)는 선형구동모터(432), 선형구동벨트(434), 및 유동(idle) 롤러(436)를 포함하고 있다. 도어조립체(410) 및 구동벨트(434)에 캐리지(438)가 부착되어 있어서, 선형구동모터(432)에 전류가 인가되면 도어조립체(410)가 안내봉(438 및 439)을 따라서 이동될 수 있다.

기판지지아암(420)은 서로 수직을 이루고 있는 다리부(442 및 444)를 포함하고 있으며, 이들 다리부(442 및 444)상에는 기판(66)을 지지하기 위한 V자 형상의 그루우브를 갖춘 3개의 휘일(440)이 장착되어 있다. 이들 휘일(440)은, 기판(66)의 양측면이 수평선에 대해서 약 45°의 각도를 이루도록, 기판(66)를 배향시킨다.

출하용 고정장치(402)는 진공처리시스템으로 부터 기판(66)을 제거시키는데사용된다. 이와같이 진공처리시스템으로 부터 기판(66)을 제거시키기 위해서, 도어조립체(410)가 처음에 폐쇄위치로 놓여지게 되고, 이에 따라서 출하용 고정장치(402)의 덮개(408)는 진공밀봉상태가 된다. 제 1도에 도시된 바와같이 펌프(43) 및 저온펌프(44와 45)로 이루어진 진공펌프시스템에 의해서 출하용 고정장치(402)의 덮개(408)가 외부공기와 통풍이 되는 중에, 게이트밸브(40)는 폐쇄위치에 유지된다. 출하용 고정장치(402)의 덮개(408)의 통풍이 완료된 후에, 게이트밸브(40)는 개방되고, 기판지지부 이송조립체(450)에 의해서 기판지지부(446)가 완충챔버(24)로 부터 출하용 고정장치(402) 안으로 이송된다. 제 3도와 관련하여 앞에서 설명한 바와같이, 기판지지부 이송조립체(450)는 완충챔버(24)와 출하용 고정장치(402) 사이의 수평경로를 따라서 기판지지부(446)를 이송시키도록 구동되는 다수의 롤러(452) 및 안내휘일(454)을 포함하고 있다. 완충챔버(24)내에도 유사한 기판지지부 이송조립체가 설치되어 있다.

도어조립체(410)가 폐쇄위치로 유지되면서 출하용 고정장치(402)의 덮개(408)가 통풍된 후에는, 다음에 상세히 설명되는 바와같이 기판(66)이 이송기구(422)에 의해서 기판지지부(446)로 부터 지지아암(420)으로 이송된다. 즉, 기판(66)이 기판지지부(446)로 부터 들러올려져서 지지아암(420)에 의해 보유된다. 그리고나서, 기판지지부 (446)가 이송조립체(450)에 의하여 수평경로를 따라서 완충챔버(24)로 복귀되고, 게이트밸브(40)는 폐쇄된다. 다음으로, 출하용 고정장치(402)의 덮개(408)가 대기중의 공기와 통풍이 되고, 도어조립체(410)가 구동모터(432)에 의해서 개방위치로 이동된다. 기판(66)은 도어조립체(410)에 의해서평행하게 이동되며, 이에 따라서, 도어(416) 및 구멍(418)은 비교적 작은 크기로 제한되어서 공기의 유동을 감소시킨다. 도어조립체(410)가 개방위치로 이동되면, 기판(66)은 로봇에 의해서 지지아암(420)으로 부터 제거된다.

바람직한 일실시예에서, 기판지지부(446)는 3개의 V자 형상의 지지용 휘일(451) 및 이에 상응하는 3개의 V자 형상의 구속용 후일(453)을 각각 갖추고 있는 금속판을 포함하고 있다. 각각의 V자 형상의 휘일(451,453)은 기판지지부(446)의 금속판의 평면에 대해서 수직한 축선을 중심으로 하여 회전가능하게 금속판내에 장착되어 있으며, 그 외주부에는 기판을 수용하는 V자 형상의 그루우브가 각각 형성되어 있다. 3개의 지지용 휘일(451)은 기판(66)의 양측면이 수평선에 대해서 약 45°의 각도를 이루도록 기판(66)을 지지한다. 구속용 휘일(453)은 정상위치에서 기판(66)으로 부터, 예를들면 약 0.005인치(0.0127cm)정도의 작은 거리만큼 이격되어 있어서, 기판이 이와같은 거리 만큼 굽혀졌을때 이를 구속하는 작용을 한다. 이들 휘일(451 및 453)의 구성에 따르면, 기판이 가열에 의해서 팽창되었을때 이를 지지하는 지지부에서 발생하는 고도의 마찰이 감소된다. 또한, 기판지지부(446)는 기판(66)의 이송중에 기판지지아암(420)상에 제공된 휘일(440)을 수용하는 구멍(455)을 더 포함하고 있다.

기판(66)은 이송기구(422)에 의해서 기판지지부(446)로 부터 기판지지아암(420)으로 이송된다. 적재용 고정장치(400)에서는, 이와 마찬가지 방식으로 기판(66)이 기판지지아암(420)으로 부터 기판지지부(446)로 이송되는데, 단지 그 작동순서가 역으로 이루어진다는 점만이 다르다. 제 11도 및 제 13도에 잘도시된 바와같이, 이송기구(422)는 캐리지(462)에 기계적으로 연결된 캠작용의 모터(450)를 포함하고 있다. 기판지지아암(420)은 캐리지(462)에 단단히 부착되어 있다. 캐리지(462)는 서로 평행하계 배열된 수직방향 축(466 및 467)을 따라서 이동하는 선형의 베어링(464)을 포함하고 있다. 축(466 및 467)의 상하단부가 연결블록(470)내에 설치되어 있는데, 이 연결블록(470)은 서로 평행하게 배열된 수평방향 축(472 및 473)을 따라서 이동하는 선형의 배어링을 포함하고 있다. 이들 축(472 및 473)은 각각 고정식 브라켓(474 및 475)에 장착되어 있다. 따라서, 캐리지(462)는 모터(460)의 제어작용하에 수직방향 및 수평방향으로 각각 이동가능하다.

크랭크 아암(480)이 모터(460)의 축(482)에, 그리고 캐리지(462)에 형성된 수평방향 슬롯(486)내에서 이동가능한 캠종동자(484)에 각각 부착되어 있다. 고정식 캠종동자(490)가 캐리지(462)내의 안내용 슬롯(492)을 관통하고 있다. 안내용 슬롯(492)은, 모터(460)가 크램크아암(480)을 회전시킬때 캐리지(462) 및 기판지지아암(420)의 이동통로를 형성한다. 바람직하게, 안내용 슬롯(492)은 다음의 3부분으로 이루어져 있는데, 즉 수직방향 중심부와, 이 수직방향 중심부로 부터 약 45°의 각도를 이루며 연장한 상부와, 그리고 수직방향 중심부로 부터 약 45°의 각도를 이루며 연장한 하부로 이루어져 있다. 안내용 슬롯(492)은 출하용 고정장치(402)내에서 기판지지부(446)로 부터 기판을 제거시키는 중에 기판지지아암(420)의 이동통로를 형성한다(즉, 적재용 고정장치(400)내에는 기판이 기판지지부(446)로 이송될 때를 의미함). 모터(460)가 작동되면, 크랭크아암(480)이 180°회전하고, 캐리지(462)가 제 13도에 실선으로 도시된 위치로 부터 점선으로 도시된 위치까지 들어올려진다. 고정식 캠종동자(490) 및 안내용슬롯(492)에 의해서, 캐리지(462)가 상하부 위치사이의 통로(494)를 따라서 이동된다. 제 12도에 도시된 바와같이, 지지아암(420)이 통로(494)의 하부를 따라서 이동함으로써, 휘일(440)은 기판지지부(446)쪽을 향해서 그리고 기판(66)의 아랫쪽으로 이동된다. 그리고나서, 지지아암(420)이 통로(494)의 수직방향 중심부를 따라서 이동함므로써, 기판(66)이 기판지지부(446)로 부터 들어올려진다. 마지막으로, 지지아암(420)이 통로(494)의 상부를 따라서 이동함으로써, 기판(66)은 기판지지부(446)로 부터 제거된다. 지지아암(420)의 이동통로가 제 12도 및 제 13도에 도시된 통로(494)만으로 제한되는 것이 아님은 물론이다.

기판(66)이 적재용 고정장치(400)내의 기판지지부(446)로 이송될때, 지지아암(420)은 통로(494)를 따라서 역방향으로 이동된다. 즉, 기판(66)이 기판지지부(446)상으로 이동된 후에 하강되어서, 기판지지부(446)의 V자 형상의 휘일(451)내에서 정지된다. 그리고나서, 지지아암(420)이 기판지지부(446)로 부터 떨어져 나온다.

지금까지 설명한 바와같이, 적재용 고정장치(400)와 출하용 고정장치(402)는 서로 거울상으로 구성되어서, 동일한 방식으로 역으로 작동한다. 제 10도 내지 제 13도와 관련하여 지금까지 설명된 적재용 및 출하용 고정장치의 실시예는 비교적 작은 도어를 갖추고 있다는 점에서 여러가지 잇점을 제공하며, 이에따라서 입자오염의 위험이 감소된다. 더욱이, 비교적 작은 질량체가 기판의 조작중에 이동하므로, 관련된 공기의 유동도 비교적 적다. 따라서, 본 발명의 진공처리시스템에서는 적재용 및 출하용 고정장치가 세척공간내에 설치될 수도 있으며, 도어조립체(406 및 410)가 로봇시스템에 의해서 기판을 적재 및 출하시키도록 세척공간의 벽(90)을 통해서 연장하도록 구성될 수가 있다.

이제, 제 14도 내지 제 16도를 참조하여 본 발명에 따른 진공게이트밸브를 설명한다. 게이트밸브를 통한 개구부는 소정의 목적을 위한 통로를 제공하도록 설계되어 있다. 앞서 설명한 진공처리시스템에서, 게이트밸브는 기판을 지지하는 기판지지부를 통과시켜야만 한다. 이 기판지지부(64) 및 기판(66)은, 기판지지부(64)의 평면에 대해서 평행한 방향으로 이송될때 기다랗고 폴이 좁은 형상을 갖추게 된다. 게이트밸브는 신속하게, 바람직하게 0.5 내지 0.7초만에 작동하여서, 고도의 생산성을 갖는 진공처리시스템에 적합하여야만 한다. 더욱이, 게이트밸브는 고도의 신뢰성을 갖추어야만 하는데, 이는 게이트밸브의 작동실패가 진공처리시스템의 작동중단을 의미하기 때문이다. 그밖에도, 게이트밸브는 구조가 간단하고 제조비용이 저렴해야만 한다.

이제 제 14도 내지 제 16도를 참조하면, 본 발명의 진공게이트밸브는 밸브몸체(500)를 포함하고 있다. 밸브몸체(500)를 통해서 개구부(502)가 형성되어 있다. 본 실시예에서, 개구부(502)는 기다랗고 폭이 좁은 슬릿형태로 형성되어 있다. 진공게이트밸브의 일실시예에서, 개구부(502)의 길이는 약 36인치(91.44cm)이고 폭은 약 1/2인치(1.27cm)이다. 이와같은 게이트밸브는, 개구부(502)를 길이 대 폭의 비가 10 이상인 기다란 슬릿으로 형성시켰을때 가장 바람직하다. 게이트밸브의 밸브몸체(502)는 알루미늄합금과 같은 금속으로 제조된 것이며, 게이트밸브를 진공밀봉식으로 설치시키는 탄성중합체 밀봉링을 고려한 그루우브(504 및 506)가 밸브몸체(502)상에 형성되어 있다. 밸브몸체(500)는, 저압 또는 진공식으로 진공챔버와 마주하게 되는 측면(510)과, 그리고 고압 또는 대기압으로 진공챔버와 마주하게 되는 측면(512)에 의해서 설치된다.

밸브시이트(520)가 밸브몸체(500)에 부착되어 있다. 이 밸브시이트(520)는 밸브몸체(500)의 가다란 채널(522)안에 위치되어 있다. 밸브시이트(520)를 관통하는 개구부(524)가 밸브몸체(500)를 관통하는 개구부(502)와 정렬되어 있다. 밸브시이트(520)는 개구부(524)를 완전히 둘러싸는 융기부(526)를 포함하고 있다. 다음에 설명되는 바와같이, 게이트밸브가 폐쇄되면, 밀봉가스켓이 융기부(126)와 접촉하면서 지지되어 밀봉부를 형성한다. 제 16도에 도시된 바와같이, 밸브시이트(5420)는 밸브몸체(500)상에 탈착가능하게 장착되어 있다. 이는, 진공처리시스템에서 게이트밸브를 제거시키지 않고서도 밸브시이트가 교체될 수 있음을 의미한다. 이와는 다르게, 밸브시이트(520)를 밸브몸체(500)와 일체식으로 제조할 수도 있다.

또한, 게이트밸브는 제 16도의 실선으로 도시된 폐쇄위치와 점선으로 도시된 개방위치의 사이에서 이동할 수 있는 회전식 게이트조립체(530)를 더 포함하고 있다. 회전식 게이트조립체(530)는 밸브몸체(500)의 기다란 채널(538)내에 설치되어 있다. 회전식 게이트조립체(530)는 피봇회전용 핀(534 및 536)에 의해서 밸브몸체(500)의 상하단부에서 각각 회전가능하게 장착되어 있는 회전식 게이트몸체(532)를 포함하고 있다. 회전식 게이트조립체(530)는 개방위치와 폐쇄위치의 사이에서 피봇회전용 축선(540)를 중심으로 회전된다. 피봇회전용 핀(534)은 회전식 진공공급로(542)를 통하여 작동기(544)에 연결되어 있다. 작동기(544)는 개방위치와 폐쇄위치사이에서 회전식 게이트조립체(530)를 약 90°정도 회전시킨다. 다음에 설명되는 바와같이, 작동기는 비교적 작은 힘에 의해서 작동될 수가 있다. 바람직한 실시예에서, 작동기(544)는 "PHD Inc."에서 시판하는 회전식 "R11A"로 구성되었다. 그러나, 소정의 작용력과 속도를 갖춘 임의의 작동기가 사용될 수 있음은 물론이다. 작동기(544)는 제어기(92)로 부터의 제어신호에 응답하여 게이트밸브를 개폐시킨다.

또한 회전식 게이트조립체(530)는, 밸브시이트(520)의 융기부(526)를 접촉식으로 지지하여서 게이트밸브가 폐쇄되었을때 밀봉부를 형성하는 탄성시이트 형태의 밀봉가스켓(550)을 더 포함하고 있다. 스프레더(552)가 밀봉가스켓(550)에 인장력을 가하여서, 이 밀봉가스켓(550)이 밸브시이트(520)의 융기부(526)를 수축시키는 지역에서 밀봉가스켓(550)의 적어도 일부가 편평하게 펴지도록 작용한다. 바람직하게, 스프레더(552)는 밀봉가스켓(550)에 가해지는 인장력을 변화시키도록 조절될 수도 있다.

제 16도에 도시된 실시예에서, 밀봉가스켓(550)은 기다란 튜브의 형태로 형성도어 있으며, 이러한 관형 밀봉가스켓(550)의 내부에 스프레더(552)가 위치되어 있다. 관형 밀봉가스켓(550) 및 스프레더(552)는 개구부(502)의 전체 길이로 연장한다. 이와 같은 관형 밀봉가스켓(550)의 형상은 스프레더(552)의 양측면에 용이하게 고정될 수가 있다. 스프레더(552)는 바람직하게 U자 혹은 V자 형상의 횡단면을갖는 채널로 이루어져 있다. 이 채널은 바깥쪽으로 벌려진 양측면(554 및 556)을 갖추고 있다. 채널은 바람직하게 시이트금속으로 제조되어서, 소정의 강도 및 어느 정도의 힘에 대한 충분한 변형을 제공한다. 스프레더(552) 및 관형 밀봉가스켓(550)이 모두 회전식 게이트몸체(532)의 기다란 채널(560)내에 위치되어서, 이 채널(560)의 개방면에서 안쪽으로 연장한 가장자리(562 및 564)예 의하여 채널(560)내에 유지되어 있다.

바람직하게, 밀봉가스켓(550)에 작용하는 인장력은 조절될 수 있다. 제 16도에 도시된 바와같이, 스프레더(552)를 변형시킴으로써 인장력이 조절된다. 스프레더(552)는 조절스크류(570)에 의해서 변형된다. 조절스크류(570)가 회전식 게이트몸체(532)를 통해서 나사식으로 끼워져서 스프레더(552)의 뒷쪽으로 접촉된다. 조절스크류(570)를 밸브시이트(520) 쪽으로 전진시킴으로써, 스프레더(552)의 양측면(554 및 556)이 더 큰 각도로 바깥쪽으로 벌어지며, 이에 따라서 밀봉가스켓(550)에 가해지는 인장력을 증가시킨다. 역으로 조절스크류(570)를 밸브시이트(520)와 멀어지는 방향으로 후퇴시킴으로써, 밀봉가스켓(550)에 가해지는 인장력이 감소된다. 밀봉가스켓(550)은 편평해지도록 충분한 인장력을 받아야만 하며, 또한 게이트밸브가 폐쇄되었을때 개구부(502)의 전체 둘레로 밸브시이트(520)의 융기부(526)와 단단히 접촉되어야만 한다. 바람직하게, 다수의 조절스크류(570)가 스프레더(552)의 전체 길이를 따라서 일정한 간격으로 배열되어서, 밀봉가스켓(550)의 전체 면적으로 거의 균일한 인장력이 가해져야 한다.

스프레더(552)는 여러가지 형상으로 제공될 수도 있으며, 게이트밸브가 폐쇄위치에 있을때 밀봉가스켓(550)이 개구부(502)의 둘레로 벨브시이트(520)와 단단히 접촉하도록 회전식 게이트몸체(532)에 장착될 수만 있다면, 이러한 스프레더를 게이트벨브로 부터 제거시킬 수도 있다. 예를들면, 스프레더가 연속적인 곡선형 단면을 갖춘 채널 형태로 제공될 수도 있다. 또한, 스프레더(552)는 임의의 적절한 조절기구에 의해서 조절될 수도 있다.

밀봉가스켓(550)의 재료는 양호한 표면마무리 및 탄성을 갖추어야 하며, 어떠한 작은 틈새도 없어야만 한다. 또한, 이러한 재료는 비교적 큰 내구성, 바람직하게 75 듀로미터(durometer) 이하의 내구성을 가져야만 한다. 바람직한 실시예에서, 밀봉가스켓(550)은 비닐리데네플루오라이드 및 헥사플루오로프로필렌의 공중합체 기지의 플루오로탄성중합체로 이루어진 상표명 "비톤(Viton)"으로 제조되었다. 바람직한 밀봉가스켓(550)의 두께는 0.020 내지 0.070인치(0.0508 내지 0.1778cm)의 범위이다.

밀봉가스켓(550)과 접촉하는 융기부(526)의 상연부는 충분한 밀봉력를 제공하도록 그러나 밀봉가스켓이 쉽게 절단되지는 않을 정도로 예리하게 형성되어야만 한다. 바람직하게, 융기부(526)의 상연부는 5 내지 10 × 10^-3인치(12.7 내지 25.4×10^-3cm)의 반경으로 제조된다. 밸브시이트(520)는 밀봉가스켓(550)에 대해서 신뢰성 있는 진공식 밀봉부를 제공하는 임의의 형상으로 제조될 수 있음은 물론이다.

앞에서 설명한 바와같이, 게이트밸브는 저압의 진공챔버와 마주하는 진공의 측벽(510)에 의해서 장착된다. 예를들어서, 제 2도를 참조하면 게이트밸브(40)는완충챔버(24)와 마주하는 진공의 측벽(510)에 의해서 장착된다. 적재용 고정장치(26)가 대기중에 개방되면, 대기압에 의해서 밀봉가스켓(550)은 밸브시이트(520)의 융기부(526)와 보다 높은 압력으로 접촉하게 되머, 이에 따라서 견고한 진공식 밀봉부가 형성된다. 대기압(혹은 게이트밸브의 진공의 측벽에 비해서 높은 다른 압력)이 진공식 밀봉부를 유지시키는데 도움이 되기 때문에, 게이트밸브를 작동시키고 밀봉부를 폐쇄위치로 유지시키는데 있어서 작은 기계적 힘만이 필요하다. 이는 특히, 게이트밸브에 대한 작동기(544)가 기다란 슬릿의 일단부에 설치된 경우에 그러하다. 대기압에 의해서 밀봉력이 증가되지 않는 방식의 밸브에서는, 크고 넓은 밸브구조 및 비용이 많이 드는 작동기가 아니고서는 게이트밸브의 길이방향으로 균일한 밀봉력를 제공하기가 어렵다. 그리나, 본 발명에 따른 게이트밸브에 있어서는, 밸브몸체(500)의 고압의 측면(112)과 진공의 측면(510)간의 압력차가 밀봉압력을 증가시키는 동시에 진공식 밀봉부를 유지시키는데 도움을 준다. 게이트밸브가, 완충챔버(24) 및 여러 처리챔버들중 하나의 처리챔버를 고립시키는 것과 같이, 비교적 저압인 2개의 챔버를 고립시키는데 사용되는 경우에, 대기압은 진공식 밀봉부를 유지시키는데 도움을 주지 못한다. 그리나 이러한 경우에는, 아주 큰 면적이 아니고서는 어떠한 누설도 비교적 중요치가 않다.

제 14도 내지 제 16도에 도시된 본 발명의 진공게이트밸브는 약 0.5 내지 0.7초만에 작동한다. 또한, 본 발명의 진공게이트밸브는 신뢰성이 있고, 비교적 작은 기계적 힘만을 필요로 하며, 그 작동수명이 길다.

지금까지 설명한 바와같이, 본 발명의 진공처리시스템은 6개의 처리챔버 및6개의 기판지지부를 갖추고 있다. 물론, 처리챔버의 수가 여러 필요조건에 따라서 얼마든지 증가될 수도 있다. 또한, 처리챔버내에서 앞에서 언급된 것과는 다른 처리작업이 수행될 수도 있다. 이에 따라서, 처리챔버내에서 여러가지 다른 혼합물이 사용될 수도 있다. 더욱이, 기판지지부의 수는 생산성 및 처리챔버의 수에 따라서 얼마든지 증가될 수 있다. 또한, 진공처리시스템내에서 기판을 수직상태로 유지시키는 임의의 적절한 기구들이 사용될 수도 있다. 마지막으로, 진공처리시스템 안으로 기판을 적재하거나 진공처리시스템에서 기판을 출하시키는 여러가지 다른 방법이 사용될 수도 있다.

이와같은 여러가지 변경 및 개조는 다음의 특허청구의 범위에 의해서 명시된 본 발명의 범위내에서 이 기술분야의 전문가에 의하여 용이하게 수행될 수가 있을 것이다.

제 1도는 본 발명에 따른 진공처리시스템의 개략도이다.

제 2도는 제 1도에 도시된 진공처리시스템의 처리조작을 보여주는 개략적인 평면도이다.

제 3도는 제 1도의 진공처리시스템에 사용되는 기판지지부 및 기판지지부 이송조립체의 개략적인 정면도이다.

제 4도는 제 1도의 진공처리시스템에 사용되는 완충챔버 및 회전테이블을 개략적으로 도시한 횡단면도이다.

제 5A도는 제 1도의 진공처리시스템에 사용되는 스퍼터공급원의 횡단면도이다.

제 5B도는 제 5A도에 도시된 스피터공급원을 부분단면으로 도시한 확대부분 단면도이다.

제 6도는 예열챔버 및 스퍼터증착챔버내에서 사용되는 가열기를 보여주는 개략도이다.

제 7도는 기판지지부의 안팎으로 기판을 이송하는 기판지지부 이송조립체에 사용되는 적재용 고정장치 및 출하용 고정장치를 보여주는 개략도이다.

제 8도는 제 7도에 도시된 출하용 고정장치에서 도어의 개방위치와 폐쇄위치를 보여주는 개략도이다.

제 9도는 제 7도에 도시된 적재용 고정장치에서 개방위치를 보여주는 개략도이다.

제 10도는 제 7도에 도시된 기판지지부 이송조립체에 사용되는 적재 및 출하용 고정장치의 다른 실시예를 보여주는 개략도이다.

제 11도는 제 10도의 선 11-11을 따라서 절단된 단면도이다.

제 12도는 제 11도의 선 12-12를 따라서 절단된 단면도이다.

제 13도는 제 11도의 선 13-13을 따라서 절단된 단면도이다.

제 14도는 본 발명에 따른 진공처리시스템에 사용되는 진공게이트밸브의 정면도이다.

제 15도는 제 14도에 도시된 진공게이트밸브의 종단면도이다.

제 16도는 제 14도에 도시된 진공게이트밸브의 횡단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10,12,14,16,18,20 : 처리챔버 24 : (중앙의) 완충챔버

26,400 : (적재용) 고정장치 28,402 : (출하용) 고정장치

30 : 로봇 32 : 적재카셋트

34 : 출하카셋트 43 : 펌프

40,42,50,52,54,56,58,60 : 게이트밸브

44,45,46,49 : 저온펌프 47 : 터어보펌프

48 : 포어라인펌프 64,446 : 기판지지부

66 : 기판 70 : 회전테이블

72 : (수직방향) 축선 74,76 : (기판지지부의) 위치

80,86,416 : 도어 82,88 : (기판용) 홀더

90 : (세척공간의) 벽 92 : 제어기

100 : (기판지지부의) 하연부 102,104 :(기판지지부의) 상연부

106 : (기판지지부의 U자 형상의) 놋치

110,112,150,152,450 : (기판지지부) 이송조립체

116,154,452 : (이송조립체의) 롤러 120,122,142 : 모터

124 :(이송조립체의 직선형) 측벽 128,156,454 :(측벽의)안내휘일

144 : (회전식) 진공공급로 300 : (가열용) 램프

370,372 :(도어의) 아암 374,378 : 축선

404,408 : (진공밀봉용) 덮개 406,410 : 도어조립체

407,411 : (선형) 구동기구 418 : (덮개의) 구멍

420 : (도어조립체의)기판지지아암 422 :(기판지지아암의)이송기구

430 : 구조부재 432 : (선형구동) 모터

434 : (선형구동) 벨트 436 : (유동) 롤러

437,439 : 안내봉 440 : 휘일

442,444 : (기판지지아암의) 다리부 500 : 밸브몸체

502 : (밸브몸체의) 개구부 504,506 : 그루우브

510,512 : (밸브몸체의) 측면 520 : 밸브시이트

522 : (밸브시이트의) 채널 524 : (밸브시이트의) 개구부

526 : (밸브시이트의) 융기부 530 : 게이트 조립체

532 : 게이트몸체 534,536 : (피봇회전용) 핀

538 : (밸브몸체의) 채널 540 : (피봇회전용) 축선

542 : (회전식) 진공공급로 544 : 작동기

550 : 밀봉가스켓 552 : 스프레더

560 : (게이트 몸체의) 채널 570 : 조절스크류

Claims

진공처리 시스템으로서,

① 상기 진공처리 시스템 안으로 다수의 기판을 적재시키기 위한 적재용 고정장치와,

② 상기 기판을 처리하기 위한 다수의 처리챔버와,

③ 상기 진공처리시스템으로부터 상기 기판을 출하시키기 위한 출하용 고정장치와,

④ 각각의 게이트밸브를 통해서 상기 적재용 고정장치, 각각의 상기 처리챔버, 및 상기 출하용 고정장치에 각각 연결되어 있으며 수직방향 축선을 중심으로 회전가능한 회전테이블을 포함하고 있는 완충챔버와,

⑤ 상기 적재용 고정장치, 상기 처리챔버, 상기 출하용 고정장치, 및 상기 완충챔버를 진공으로 펌핑시키기 위한 펌핑수단과,

⑥ 상기 회전테이블을 상기 수직방향 축선을 중심으로 회전시키기 위한 회전수단과,

⑦ 상기 기판이 상기 진공처리시스템 안으로 이송될때 상기 기판을 수직상태로 지지하는 동시에, 상기 기판이 처리될 때 상기 회전테이블 및 상기 완충챔버와는 독립적으로 상기 처리챔버 중에서 선택된 하나의 처리챔버내에 상기 기판을 수직상태로 지지하는 2개 이상의 기판지지부와,

⑧ 상기 적재용 고정장치와 상기 회전테이블의 사이에서, 상기 회전테이블과상기 소정의 처리챔버의 사이에서, 그리고 상기 회전테이블과 상기 출하용 고정장치의 사이에서 각각 상기 기판지지부를 수평상태로 이송하기 위한 이송수단과, 그리고

⑨ 각각의 상기 기판지지부가 상기 진공처리시스템을 통한 소정의 통로를 따라서 이송되도록 상기 회전수단 및 상기 이송수단을 제어하여 2개 이상의 상기 기판이 상기 진공처리시스템을 통해서 이송되면서 동시에 그리고 각각 독립적으로 처리되도록 작용하는 제어수단을 포함하고 있는 진공처리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 회전테이블이 상기 회전테이블상의 상기 수직방향 축선으로 부터 각각 거리(D)만큼 이격되어 있는 제 1 및 제 2 기판지지부 위치를 포함하고 있으며, 상기 이송수단이 상기 적재용 고정장치와 상기 회전테이블의 상기 제 1 및 제 2 기판지지부 위치 사이에서 상기 기판지지부를 이동시키는 이동수단을 포함하고 있는 진공처리 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 이송수단이 상기 회전테이블상의 제 1 및 제 2 기판지지부 위치와 다수의 상기 처리챔버의 사이에서 상기 기판지지부를 이동시키는 이동수단을 더 포함하고 있는 진공처리 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 이송수단이 상기 회전테이블상의 제 1 및 제 2 기판지지부 위치와 상기 출하용 고정장치의 사이에서 상기 기판지지부를 이동시키는 이동수단을 더 포함하고 있는 진공처리 시스템.
제 4 항에 있어서, 다수의 상기 처리챔버가 상기 완충챔버를 중심으로 쌍을 이루고 있으며, 각각의 상기 처리챔버가 상기 거리(D)만큼 상기 회전테이블의 상기 수직방향 축선으로부터 이격되어 있는 직선상에 위치하는 기판처리위치를 각각 갖추고 있는 진공처리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 적재용 고정장치는 기판용 홀더를 갖춘 도어를 포함하고 있으며, 상기 적재용 고정장치는 상기 도어가 폐쇄되고 상기 적재용 고정장치가 진공처리된 후에 상기 기판용 홀더로부터 어느 하나의 상기 기판지지부로 상기 기판을 이송시키는 수단을 더 포함하여 상기 진공처리시스템의 작동중에 상기 기판지지부가 항상 고도의 진공으로 유지되는 진공처리 시스템.
제 6 항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 적재용 고정장치가 진공상태에 있을 때에만 상기 기판을 수용하도록, 상기 이송수단이 어느 하나의 상기 기판지지부를 상기 적재용 고정장치 안으로 이송시키게 작용하는 수단을 포함하고 있는 진공처리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 출하용 고정장치는 기판용 홀더를 갖춘 도어를 포함하고 있으며, 상기 출하용 고정장치는 상기 출하용 고정장치가 통풍되기 전에 어느하나의 상기 기판지지부로부터 상기 기판용 홀더로 상기 기판을 이송시키는 수단을 더 포함하여 상기 진공처리 시스템의 작동중에 상기 기판지지부가 항상 고도의 진공으로 유지되는 진공처리시스템.
제 8 항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 출하용 고정장치가 통풍되기전에 상기 기판을 제거시키도록, 상기 이송수단이 상기 출하용 고정장치로부터 상기 완충챔버로 어느 하나의 상기 기판지지부를 이송시키게 작용하는 수단을 포함하고 있는 진공처리시스템.
제 1 항에 있어서, 각각의 상기 기판지지부는 장방형 유리기판의 가장자리가 수평선에 대해서 45°의 각도를 이루도록 상기 유리기판을 수직으로 지지하는 수단을 포함하고 있는 진공처리시스템.
제 1 항에 있어서, 6개의 상기 처리챔버가 상기 완충챔버를 중심으로 배열되어 있고, 6개의 상기 기판지지부가 상기 기판을 상기 진공처리 시스템내부로 이송시키는데 사용되는 진공처리 시스템.
제 11 항에 있어서, 상기 처리챔버가 하나 이상의 스퍼터링챔버 및 하나 이상의 예열챔버를 포함하고 있는 진공처리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 이송수단이 다수의 롤러 및 상기 다수의 롤러를 회전시키는 수단을 포함하고 있는 진공처리시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 롤러가 상기 기판 아래로 위치되어서 상기 기판의 입자오염을 방지하는 진공처리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 회전테이블이 상기 회전테이블의 상기 수직방향 축선으로부터 거리(D)만큼 동일한 간격으로 이격된 제 1 및 제 2 기판지지부를 포함하고 있는 진공처리 시스템.
제 15 항에 있어서, 각각의 상기 처리챔버가 상기 회전테이블의 상기 수직방향 축선으로부터 상기 거리(D)만큼 이격된 직선을 따라서 위치된 기판처리 위치를 갖추고 있고, 상기 기판지지부가 상기 회전테이블상의 제 1 및 제 2 기판지지부 위치와 상기 기판처리위치 사이의 상기 직선을 따라서 이동되는 진공처리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 기판지지부가 서로 직각으로 교차하는 제 1 및 제 2 상연부를 갖추고 있는 판을 포함하고 있으며, 상기 제 1 및 제 2 상연부가 각각 상기 기판을 수용하기 위한 그루우브를 갖추고 있는 진공처리 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 이송수단이 상기 판을 지지하는 다수의 롤러, 및상기 판을 이송시키도록 상기 롤러를 회전시키는 수단을 포함하고 있는 진공처리 시스템.
제 18 항에 있어서, 상기 이송수단이 상기 판의 측면들과 접촉하여서 상기 판이 상기 진공처리시스템을 통해서 이송될때 상기 판을 수직상태로 유지시키는 안내휘일을 더 포함하고 있는 진공처리시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 적재용 고정수단 및 상기 출하용 고정수단이 각각,

① 고정챔버를 형성하는 덮개와,

② 상기 고정챔버와 상기 중앙의 완충챔버 사이로 상기 기판지지부를 이송하기 위한 기판지지부 이송조립체와,

③ 도어, 기판지지아암, 및 상기 기판지지아암과 상기 기판지지부의 사이로 상기 기판을 이송하기 위한 이송기구를 포함하고 있는 도어조립체와, 그리고

④ 상기 기판지지아암의 안팎으로 상기 기판을 이송하는 개방위치와 상기 기판지지아암과 상기 기판지지부의 사이에서 상기 기판을 이송하는 폐쇄위치의 사이로 상기 도어조립체를 선형으로 이동시키는 선형구동기구를 포함하고 있는 진공처리 시스템.
제 20 항에 있어서, 상기 도어조립체의 상기 이송기구가 상기 기판지지아암을 단단히 부착시킨 가동캐리지와, 구동모터와, 그리고 소정의 통로를 따라서 상기가동캐리지 및 상기 기판지지아암을 이동시키도록 상기 구동모터와 상기 가동캐리지 사이로 연결되어 있는 캠연결부를 포함하고 있는 진공처리 시스템.
제 21 항에 있어서, 상기 소정의 통로는 상기 기판지지아암이 상기 기판지지부쪽으로 이동하는 제 1 부분, 상기 기판지지아암이 상기 기판을 상하로 이동시키도록 수직방향으로 이동하는 제 2 부분, 및 상기 기판지지아암이 상기 기판지지부에서 떨어져 나오는 제 3 부분을 포함하고 있는 진공처리 시스템.
진공처리 시스템내에서 기판을 조작하는 방법으로서,

① 중앙의 완충챔버, 적재용 고정장치, 출하용 고정장치, 상기 완충챔버의 둘레로 배열되어서 상기 완충챔버와 연결되어 있는 2개 이상의 처리챔버, 및 기판을 이송시키는 2개 이상의 기판지지부로서 상기 기판이 상기 진공처리시스템내에서 이송될 때 상기 기판을 각각 수직상태로 지지하는 2개 이상의 기판지지부를 포함하고 있는 진공처리시스템을 제공하는 단계와,

② 상기 기판을 상기 적재용 고정장치 안으로 적재시킨 후에 상기 적재용 고정장치를 진공처리하는 단계와,

③ 상기 기판을 어느 하나의 상기 기판지지부로 이송하는 단계와,

④ 상기 적재용 고정장치로부터 상기 완충챔버내의 회전테이블상으로 상기 기판 및 상기 기판지지부를 이송하는 단계와,

⑤ 소정의 상기 처리챔버와 정렬되게 상기 회진테이블을 수직방향 축선을 중심으로 회전시키는 단계와,

⑥ 상기 회전테이블로부터 소정의 상기 처리챔버 안으로 상기 기판 및 상기 기판지지부를 수평방향으로 이송하는 단계와,

⑦ 상기 회전테이블 및 상기 완충챔버와는 독립적으로 상기 처리챔버내에 상기 기판을 수직상태로 지지하는 상기 기판지지부를 갖춘 소정의 챔버내에서 상기 기판을 처리하는 단계와,

⑧ 소정의 상기 처리챔버로부터 상기 회전테이블상으로 상기 기판 및 상기 기판지지부를 수평방향으로 이송하는 단계와,

⑨ 상기 회전테이블을 상기 출하용 고정장치와 정렬되도록 회전시키는 단계와,

⑩ 상기 회전테이블로부터 상기 출하용 고정장치 안으로 상기 기판 및 상기 기판지지부를 이송하는 단계와,

⑪ 상기 기판지지부로부터 상기 출하용 고정장치로 상기 기판을 이송하는 단계와,

⑫ 상기 기판지지부를 상기 출하용 고정장치로부터 상기 완충챔버내의 상기 회전테이블상으로 이송하는 단계와,

⑬ 상기 출하용 고정장치를 통풍시킨 후에 상기 출하용 고정장치로부터 상기 기판을 제거하는 단계와, 그리고

⑭ 상기 진공처리 시스템내에서 2개 이상의 기판을 동시에 처리하도록 시간-배가 방식으로 2개 이상의 기판에 대해서 상기 ②단계 내지 상기 ⑬단계를 반복하는 단계를 포함하고 있는 진공처리 시스템내에서의 기판 조작방법.
제 23 항에 있어서, 2개 이상의 처리챔버에 대해서 상기 ⑤단계 내지 상기 ⑧단계를 반복하는 단계를 더 포함하고 있는 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 회전테이블의 상기 수직방향 축선으로부터 거리(D)만큼 각각 이격되어 있는 제 1 및 제 2 기판지지부 위치를 상기 회전테이블상에 제공하는 단계를 더 포함하고 있는 방법.